JP2008224428A - Sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両用の角速度センサ等の、ケース本体と、そのケース本体の開口部を塞ぐように設けられるカバーとからなるケース内に、センサ素子を実装した実装基板を備えて構成されるセンサ装置に関する。 The present invention is configured to include a mounting substrate on which a sensor element is mounted in a case such as an angular velocity sensor for a vehicle, which includes a case main body and a cover provided to close an opening of the case main body. The present invention relates to a sensor device.
例えば車両用の加速度センサ、角速度センサ等の半導体式センサ装置においては、一般に、センサ素子を実装した実装基板を、プラスチック製のパッケージ(ケース)内に配設して構成され、実装基板の保護、更には防塵や防滴を図るようにしている(例えば特許文献1参照)。 For example, in a semiconductor sensor device such as an acceleration sensor or an angular velocity sensor for a vehicle, a mounting substrate on which a sensor element is mounted is generally arranged in a plastic package (case) to protect the mounting substrate. Furthermore, dust and drip proofing are intended (see, for example, Patent Document 1).
ところで、この種の車載用のセンサ装置、特にコリオリ力を利用した振動式の角速度センサは、振動子を有して構成されるため、外部からの振動がセンサ素子の検出に悪影響を及ぼす事情がある。そこで、従来では、図8に示すように、角速度センサ1に防振構造を設けることが行われていた。即ち、下面が開口したキャップ状をなすプラスチック製のケース本体2には、コネクタ部3や図示しない取付部が一体的に設けられている。
By the way, this type of in-vehicle sensor device, in particular, a vibration type angular velocity sensor using Coriolis force, is configured to have a vibrator, so there is a situation in which external vibration adversely affects the detection of the sensor element. is there. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 8, the angular velocity sensor 1 has been provided with a vibration isolation structure. That is, a
そして、プリント配線基板からなる実装基板4には、角速度センサ素子5や信号処理回路(IC)6などの部品が実装され、前記ケース本体2内に形成された段部2aに対して、ゴムなどの防振部材7を介して下方からねじ止め等により取付けられるようになっている。このとき、実装基板4は、コネクタ部3のターミナル8に対して電気的に接続されるようになっている。また、ケース本体2の下面開口部を塞ぐようにやはりプラスチック製のカバー(蓋)9が取付けられる。これにて、外部の振動を防振部材7により吸収することにより、実装基板4ひいては角速度センサ素子5に伝達されないようにしている。
図8に示した従来の防振構造では、実装基板4を、別部品として構成された防振部材7を介してケース本体2に取付けるようにしている。このため、部品数が多くなって組付工数が多くなり、比較的コストがかかるものとなっていた。従って、構成をより簡単化して、部品点数や組付工数の削減によるコストダウンを図ることが望まれるのである。
In the conventional vibration isolating structure shown in FIG. 8, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、センサ素子を実装した実装基板をケース内に備えると共に、外部の振動をその実装基板に伝えなくするための防振構造を備えるものにあって、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができるセンサ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a mounting board on which a sensor element is mounted in a case and a vibration-proof structure for preventing external vibration from being transmitted to the mounting board. Then, it is providing the sensor apparatus which can aim at reduction of a number of parts and an assembly man-hour by simplifying a structure.
上記目的を達成するために、本発明のセンサ装置は、センサ素子を実装した実装基板を、ケース本体の開口部を塞ぐように設けられるカバー側に取付けるように構成すると共に、そのカバーに、外部の振動を前記実装基板に伝えないようにする防振手段を設けた構成に特徴を有する(請求項1の発明)。 In order to achieve the above object, the sensor device of the present invention is configured such that the mounting substrate on which the sensor element is mounted is attached to the cover side provided so as to close the opening of the case body, (3) The invention is characterized in that a vibration isolating means is provided so as not to transmit the vibrations to the mounting substrate.
これによれば、カバーに実装基板に取付けた状態で、そのカバーをケース本体に取付ければ良く、しかも、カバーに外部の振動を実装基板に伝えないようにする防振手段が設けられているので、実装基板と防振部材とカバーとを夫々別体としてケース本体に取付ける場合と比較して、構成が簡単化し、組付作業がその分簡単になる。防振手段を設けたので、外部の振動が、実装基板ひいてはセンサ素子に伝達されることはなく、振動による悪影響をセンサ素子に及ぼすことがないことは勿論である。 According to this, it is only necessary to attach the cover to the case body while the cover is attached to the mounting board, and the cover is provided with a vibration isolating means for preventing external vibration from being transmitted to the mounting board. Therefore, compared with the case where the mounting substrate, the vibration isolating member, and the cover are separately attached to the case main body, the configuration is simplified, and the assembling work is simplified accordingly. Since the vibration isolating means is provided, external vibration is not transmitted to the mounting substrate and thus to the sensor element, and it is a matter of course that the sensor element is not adversely affected by the vibration.
より具体的には、前記防振手段を、前記カバーを、前記実装基板の取付部と前記ケース本体との結合部とに分離すると共に、それらの間に防振部材を配設することにより構成することができる(請求項2の発明)。これによれば、外部の振動がケース本体からカバーの結合部までは伝達されても、防振部材によってその振動が吸収されてカバーの取付部ひいては実装基板に伝達されることがなくなる。このとき、カバーに防振部材を一体的に設けることが可能であり、構成を簡単に済ませることができる。 More specifically, the vibration isolating means is configured by separating the cover into a mounting portion of the mounting board and a coupling portion between the case body and disposing a vibration isolating member therebetween. (Invention of claim 2). According to this, even if external vibration is transmitted from the case main body to the coupling portion of the cover, the vibration is not absorbed by the vibration isolation member and transmitted to the mounting portion of the cover and thus to the mounting substrate. At this time, the vibration isolating member can be integrally provided on the cover, and the configuration can be simplified.
或いは、前記防振手段を、前記カバーのうち、前記実装基板の取付部と前記ケース本体との結合部との間の部分に、弾性変形可能な振動吸収部を一体的に設けることにより構成することができる(請求項3の発明)。これによれば、外部の振動がケース本体からカバーの結合部までは伝達されても、振動吸収部によってその振動が吸収されてカバーの取付部ひいては実装基板に伝達されることがなくなる。このとき、カバーに振動吸収部を一体的に設けたことにより、構成のより一層の簡単化を図ることができる。 Alternatively, the anti-vibration means is configured by integrally providing an elastically deformable vibration absorbing portion at a portion of the cover between the mounting portion of the mounting substrate and the coupling portion of the case body. (Invention of claim 3). According to this, even if external vibration is transmitted from the case main body to the coupling portion of the cover, the vibration is not absorbed by the vibration absorbing portion and transmitted to the mounting portion of the cover and thus to the mounting substrate. At this time, since the vibration absorbing portion is provided integrally with the cover, the configuration can be further simplified.
或いは、前記防振手段を、実装基板をカバーの取付面から浮上った状態に弾性支持する取付部材から構成することができる(請求項4の発明)。これによれば、外部の振動がケース本体からカバーまでは伝達されても、取付部材によってその振動が吸収されて実装基板に伝達されることがなくなる。このとき、実装基板をカバーに取付けるための取付部材が、防振のための部材を兼用しているので、構成の簡単化を図ることができる。 Alternatively, the anti-vibration means can be constituted by an attachment member that elastically supports the mounting board in a state of floating from the attachment surface of the cover (invention of claim 4). According to this, even if external vibration is transmitted from the case main body to the cover, the vibration is not absorbed by the mounting member and transmitted to the mounting board. At this time, since the mounting member for mounting the mounting board to the cover also serves as a member for vibration isolation, the configuration can be simplified.
また、本発明においては、前記ケース本体に設けられた外部との電気的接続用のコネクタ部と、前記実装基板とを、フレキシブルな配線により電気的に接続する構成とすることができる(請求項5の発明)。これによれば、ケース本体の振動が、電気的接続部分を介して実装基板に伝達されることを防止することができ、また、電気的接続部分の断線等を未然に防止することができる。尚、この場合、フレキシブルな配線には、導線を合成樹脂にて絶縁被覆した一般のリード線や、複数本の導線をフラットに一体化したフレキシブル配線が含まれることは勿論、ばね性を有する形状とされた金属線材等も含まれる。 Further, in the present invention, a connector part for electrical connection to the outside provided in the case body and the mounting board can be electrically connected by flexible wiring. 5 invention). According to this, it is possible to prevent the vibration of the case main body from being transmitted to the mounting substrate through the electrical connection portion, and it is possible to prevent disconnection of the electrical connection portion. In this case, the flexible wiring includes a general lead wire in which a conductive wire is insulated with a synthetic resin, and a flexible wiring in which a plurality of conductive wires are integrated in a flat shape, and has a springy shape. Also included are metal wires and the like.
以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図1ないし図7を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、本発明を、例えば車両(自動車)用の角速度センサに適用したものである。図示及び詳しい説明は省略するが、この角速度センサは、例えば自動車のセンターコンソールの下部や助手席の下部等に配設され、その信号が、車両制御や、ナビゲーション等に利用されるようになっている。 Several embodiments embodying the present invention will be described below with reference to FIGS. In each embodiment described below, the present invention is applied to an angular velocity sensor for a vehicle (automobile), for example. Although not shown or described in detail, this angular velocity sensor is disposed, for example, in the lower part of the center console of an automobile, the lower part of the passenger seat, etc., and its signal is used for vehicle control, navigation, and the like. Yes.
(1)第1の実施例
まず、図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施例について述べる。図1は、本実施例に係るセンサ装置たる角速度センサ11の全体構成を概略的に示す縦断側面図であり、図2は、そのうちカバー12の構成を示す図である。ここで、図1に示すように、角速度センサ11は、ケース13内に、実装基板(回路基板)14を備えて構成される。そのうち、前記ケース13は、例えばプラスチック製のケース本体15と、その下面開口部を塞ぐように設けられるカバー12とから構成される。
(1) First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal side view schematically showing an overall configuration of an angular velocity sensor 11 as a sensor device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a
前記ケース本体15は、下面が開口し角部に丸みを帯びた矩形箱状(角筒キャップ状)をなしている。そして、ケース本体15の後面側(図で左側)には、コネクタハウジング部16aが一体に形成されていると共に、複数本(1本のみ図示)のターミナル16bが例えばインサート成形により一体的に設けられており、もってコネクタ部16が設けられている。また、図示はしないが、このケース本体15の左右の側面部には、ねじ挿通孔を有した舌片状をなし、外部に取付けるための取付片部が一体に形成されている。
The
前記カバー12は、図2にも示すように、全体として、ケース本体15の下面開口部を塞ぐ大きさの矩形板状に構成され、その上面外周部が前記ケース本体15の下端面に宛がわれるようにして、例えば接着、溶着、はめ込み等により結合されるようになっている。このカバー12の詳細については後述する。
As shown in FIG. 2, the
前記実装基板14は、図1に示すように、プリント基板の上面に、センサを構成する角速度検出用のセンサ素子17や、信号処理回路(IC)18等の部品が実装されて構成され、前記カバー12の上面(後述する取付部12b)に載置された状態で、例えば接着により取付けられる。この実装基板14と、前記コネクタ部16のターミナル16bとの間は、フレキシブルな配線である複数本のリード線19により電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
さて、前記カバー12について詳述する。図2に示すように、このカバー12は、外周縁部を構成する矩形枠状部分が結合部12aとされ、その内側に位置して前記実装基板14が取付けられる矩形板状部分が取付部12bとされていると共に、それら結合部12aの内縁周と取付部12bの外縁部との間に挟まれるように防振部材20を配設して構成されている。この防振部材20は、例えばシリコンゴム等のゴムや軟質プラスチックなどの弾性材料から、全体として矩形枠状をなすように設けられている。これにより、外部の振動を実装基板14に伝えないようにするための防振手段が構成されているのである。
Now, the
この場合、カバー12の結合部12a及び取付部12bは、比較的硬質なプラスチック材料(同等の材料)から構成されている。カバー12の製作に際しては、予め別途形成された防振部材20を成形型内に配置して結合部12a及び取付部12b部分を射出成形するインモールド成形を採用したり、或いは、結合部12a及び取付部12b並びに防振部材20をいわゆる二色成形により一体成形したりすることができる。更には、結合部12a、取付部12b、防振部材20を夫々別体に形成しておき、接着等により接合して一体化するようにしても良い。
In this case, the
上記構成の角速度センサ11においては、カバー12の取付部12bに対し実装基板14が取付けられ、その状態でリード線19の接続が行われた後、カバー12がその結合部12aにてケース本体15に結合されることにより組付けられる。この角速度センサ11は、ケース本体15の取付片部によって車両に対して取付けられる。また、コネクタ部16を介して、車両側の制御装置などと電気的な接続がなされる。
In the angular velocity sensor 11 having the above-described configuration, the mounting
ここで、この角速度センサ11は、振動子を有して構成されるため、外部(車体)からの振動がセンサ素子17の検出に悪影響を及ぼす事情がある。ところが、本実施例では、車体の振動がケース本体15に伝達されても、その振動が防振部材20によって吸収されてカバー12の取付部12bひいては実装基板14に伝達されることがなくなる。従って、振動によりセンサ素子17の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。
Here, since the angular velocity sensor 11 is configured to include a vibrator, there is a situation in which vibration from the outside (vehicle body) adversely affects the detection of the
そして、カバー12に防振部材20を一体的に設けると共に、そのカバー12に実装基板14を取付ける構成としたことにより、実装基板4と防振部材7とカバー9とを夫々別体としてケース本体2に取付けるようにした従来のものと比較して、構成が簡単化し、組付作業がその分簡単になる。コネクタ部16と実装基板14とを、フレキシブルなリード線19により電気的に接続する構成としたので、ケース本体15の振動が、電気的接続部分を介して実装基板14に伝達されることを防止することができ、また、電気的接続部分の断線等を未然に防止することができることは勿論である。
Then, the
このように本実施例によれば、センサ素子17等を実装した実装基板14をケース13内に備えると共に、外部の振動をその実装基板14に伝えなくするための防振構造を備えるものにあって、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができ、ひいてはコストダウンを図ることができるという優れた効果を奏するものである。
As described above, according to the present embodiment, the mounting
(2)第2〜第4の実施例
次に、本発明の第2〜第4の実施例について、図3〜図5を参照しながら順に述べる。尚、以下に述べる各実施例においては、やはり、本発明を上記第1の実施例と同様の車両用の角速度センサに適用したものであり、上記第1の実施例と異なる点は、防振手段の構成にある。従って、上記第1の実施例と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、第1の実施例と相違する点について述べることとする。
(2) Second to Fourth Embodiments Next, second to fourth embodiments of the present invention will be described in order with reference to FIGS. In each of the embodiments described below, the present invention is applied to an angular velocity sensor for a vehicle similar to that of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the image stabilization is as follows. In the configuration of the means. Accordingly, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.
図3は、本発明の第2の実施例を示すものであり、カバー21の構成が上記第1の実施例のカバー12と異なっている。即ち、このカバー21は、やはり、プラスチック材料から、全体として矩形板状に構成されており、カバー21の外周縁部を構成し前記ケース本体15の下端部に結合される矩形枠状の結合部1aと、その内側に位置して前記実装基板14が取付けられる矩形板状の取付部21bとを有している。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, and the structure of the
そして、本実施例では、それら結合部21aと取付部21bとの間に、弾性変形可能な振動吸収部22が一体的に設けられていることにより、外部の振動を実装基板14に伝えないようにするための防振手段が構成されている。この振動吸収部22は、カバー21のうち、結合部21aと取付部21bとの間に位置する矩形枠状領域を、弾性変形が容易な程度の薄肉に形成する(溝を設けた形態とする)ことにより構成されている。
In this embodiment, the
これによれば、外部(ケース本体15)からの振動が、薄肉な振動吸収部22の弾性変形により振動が吸収され、カバー21の取付部21bひいては実装基板14に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子17の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。そして、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができることに加え、振動吸収部22をカバー21に一体的に(一体成形により)設けることができるので、カバー21自体を安価に製造することができ、一層のコストダウンを図ることができるものである。
According to this, the vibration from the outside (the case body 15) is absorbed by the elastic deformation of the thin
図4は、本発明の第3の実施例を示すものであり、上記第2の実施例と異なる点は、プラスチック製のカバー23に一体に設けられる振動吸収部24の形状にある。即ち、本実施例のカバー23は、結合部23aと取付部23bとの間に、弾性変形可能な振動吸収部24が一体成形により設けられるのであるが、この振動吸収部24は、薄肉で且つコルゲート状(断面が波状)に形成され、もって外部の振動を実装基板14に伝えないようにするための防振手段が構成されている。この場合、振動吸収部24をコルゲート状としたことにより、様々な方向への弾性変形が容易な構成となっている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment lies in the shape of the
この構成によれば、上記第2の実施例と同様に、外部からの振動が、薄肉な振動吸収部24の弾性変形により振動が吸収され、カバー23の取付部23bひいては実装基板14に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子17の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。そして、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができることに加え、カバー23自体を安価に製造することができ、一層のコストダウンを図ることができるものである。
According to this configuration, as in the second embodiment, external vibration is absorbed by the elastic deformation of the thin
図5は、本発明の第4の実施例を示すものであり、上記第2の実施例と異なる点は、プラスチック製のカバー25に一体に設けられる振動吸収部26の形状にある。即ち、本実施例に係るカバー25は、結合部25aと取付部25bとの間に、弾性変形可能な振動吸収部26が一体成形により設けられるのであるが、この振動吸収部26は、結合部25aと取付部25bとの間を、一部でつなぐような、同じ厚みをもった細幅形状(梁状)に構成され、もって外部の振動を実装基板14に伝えないようにするための防振手段が構成されている。この場合、振動吸収部26は、図で左右の辺部の中央部に位置して2箇所に設けられている。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment is the shape of the
このような構成においても、上記第2の実施例と同様に、外部からの振動が、薄肉な振動吸収部26の弾性変形により振動が吸収され、カバー25の取付部25bひいては実装基板14に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子17の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。そして、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができることに加え、カバー25自体を安価に製造することができ、一層のコストダウンを図ることができるものである。
Even in such a configuration, the vibration from the outside is absorbed by the elastic deformation of the thin
(3)第5、第6の実施例、その他の実施例
図6は、本発明の第5の実施例を示すものである。この実施例では、カバー31は、平板な矩形板状をなし、その上面(取付面)の中央部に実装基板14が接着により取付けられるようになっているのであるが、例えば、実装基板14の四隅部分に対応する4箇所に、弾性(振動吸収性)を有する接着剤32をブロック(塊)状に盛上げるように配し、それら接着剤32によって、実装基板14をカバー31の取付面から若干浮上った状態に弾性支持するように構成され、もって防振手段が構成されている。従って、本実施例では、接着剤32が取付部材として機能する。
(3) Fifth and Sixth Embodiments and Other Embodiments FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the
この構成においては、外部の振動が、ケース本体15からカバー31まで伝達されても、接着剤32部分でその振動が吸収されて実装基板14に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子17の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。このとき、実装基板14をカバー31に取付けるための取付部材(接着剤32)が、防振のための部材を兼用しているので、その分、構成の簡単化を図ることができ、部品点数や組付工数の削減を図ることができる。
In this configuration, even if external vibration is transmitted from the
図7は、本発明の第6の実施例を示すものであり、上記第5の実施例と異なる点は、取付部材33の構成にある。この取付部材33は、薄い金属製の板ばね材を加工して構成され、上下両端に、実装基板14及びカバー31に夫々形成された穴14a及び31aに嵌込まれるピン状の突起部33a,33aを有すると共に、その中間部分に、横方向にU字状に折曲げられた振動吸収部33bを有している。詳しく図示はしないが、この取付部材33は、実装基板14の四隅部分に対応する4箇所に設けられ、これら4個の取付部材33によって、実装基板14がカバー31の取付面から若干浮上った状態に弾性支持されるようになっており、もって防振手段が構成されている。
FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. The difference from the fifth embodiment is the structure of the mounting
これによれば、外部の振動がケース本体15からカバー31までは伝達されても、取付部材33の振動吸収部33bによってその振動が吸収されて実装基板14に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子17の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。このとき、実装基板14をカバー31に取付けるための取付部材33が、防振手段を兼用しているので、その分、構成の簡単化を図ることができ、部品点数や組付工数の削減を図ることができる。
According to this, even if external vibration is transmitted from the case
尚、上記各実施例では、本発明を車両用の角速度センサに適用するようにしたが、本発明は、車載用以外の用途も含む各種用途に使用される、振動を嫌うセンサ素子を備えるセンサ装置全般に適用することができる。その他、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば、ケース本体はプラスチック製に限らず、金属製やセラミック製などであっても良く、また、ケースの形状や、実装基板の構成などについても種々の変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して実施し得るものである。 In each of the above embodiments, the present invention is applied to a vehicle angular velocity sensor. However, the present invention is used in various applications including applications other than in-vehicle applications, and includes a sensor element that dislikes vibration. It can be applied to all devices. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the case main body is not limited to plastic, and may be made of metal or ceramic. Various modifications can be made to the above-described configuration, and the like can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.
図面中、11は角速度センサ(センサ装置)、12,21,23,25,31はカバー、12a,21a,23a,25aは結合部、12b,21b,23b,25bは取付部、13はケース、14は実装基板、15はケース本体、16はコネクタ部、17はセンサ素子、19はリード線(フレキシブルな配線)、20は防振部材、22,24,26は振動吸収部、32は接着剤(取付部材)、33は取付部材を示す。 In the drawings, 11 is an angular velocity sensor (sensor device), 12, 21, 23, 25, and 31 are covers, 12a, 21a, 23a, and 25a are joint portions, 12b, 21b, 23b, and 25b are attachment portions, and 13 is a case. 14 is a mounting substrate, 15 is a case body, 16 is a connector portion, 17 is a sensor element, 19 is a lead wire (flexible wiring), 20 is a vibration isolating member, 22, 24 and 26 are vibration absorbing portions, and 32 is an adhesive. (Attaching member), 33 indicates an attaching member.
Claims (5)
前記実装基板は、前記カバーに取付けられていると共に、
該カバーには、外部の振動を前記実装基板に伝えないようにする防振手段が設けられていることを特徴とするセンサ装置。 In a case consisting of a case main body and a cover provided so as to close the opening of the case main body, a sensor device comprising a mounting substrate on which a sensor element is mounted,
The mounting board is attached to the cover,
A sensor device, wherein the cover is provided with a vibration isolating means for preventing external vibration from being transmitted to the mounting substrate.
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